КПД тонкопленочных солнечных батарей удалось повысить
Стэнфордские ученые нашли способ в разы повысить эффективность солнечных элементов, сенсибилизированных красителем.
Тонкопленочные солнечные элементы, сенсибилизированные красителем, являются новой технологией, которая дешевле в производстве, чем обычные кремниевые солнечные батареи. Такая панель представляет собой пластину из металла или стекла, покрытую фоточувствительной краской. Теоретически с помощью этой технологии в солнечные панели можно превратить стеклянные фасады зданий, окна, крыши и т.д. Однако есть и существенный недостаток. Так, недавно дебютировавшие на рынке тонкопленочные панели имеют эффективность преобразования света в электричество около 11%. И это с недолговечным жидким электролитом, а с твердым КПД еще ниже – около 5%.
Для того чтобы повысить КПД перспективных панелей, исследователи из Стэнфордского университета использовали специально спроектированный металлический отражатель, применение которого может повысить эффективность тонкопленочной панели с твердым электролитом до 20%. Отражатель представляет собой покрытие из тонкой пленки серебра с массивом наноразмерных выемок. Это помогает задерживать больше света внутри ячейки солнечной панели и повысить КПД на 5-20% в зависимости от типа красителя.
Солнечные батареи на основе красителя состоят из полупроводниковых нанокристаллов (обычно диоксида титана), покрытых молекулами красителя, которые вместе с электролитом находятся между двумя листами стекла или пластика. Краситель поглощает свет и создает электроны и положительно заряженные дыры. Для получения электрического тока кристаллы передают электроны на один электрод, а электролит несет дыры на другой. Обычно работа по повышению эффективности этих ячеек сосредоточена на разработке новых типов красителей и нанокристаллов, но американские ученые использовали новый подход и применили плазмонные отражатели.
Плазмоны – это колебания электронов на поверхности металла при возбуждении светом. Управляя формой поверхности, можно контролировать тип плазмонов, что в свою очередь влияет на взаимодействие света с веществом. Отражатель, изобретенный в Стэнфорде, имеет выпуклости, которые создают плазмоны, поворачивающие часть солнечных лучей на 90°. В результате вместо отражения от серебряной пленки, свет рассеивается и переотражается внутри ячейки, что дает красителю больше времени на "переваривание" фотонов.
Тонкопленочные солнечные элементы, сенсибилизированные красителем, являются новой технологией, которая дешевле в производстве, чем обычные кремниевые солнечные батареи. Такая панель представляет собой пластину из металла или стекла, покрытую фоточувствительной краской. Теоретически с помощью этой технологии в солнечные панели можно превратить стеклянные фасады зданий, окна, крыши и т.д. Однако есть и существенный недостаток. Так, недавно дебютировавшие на рынке тонкопленочные панели имеют эффективность преобразования света в электричество около 11%. И это с недолговечным жидким электролитом, а с твердым КПД еще ниже – около 5%.
Для того чтобы повысить КПД перспективных панелей, исследователи из Стэнфордского университета использовали специально спроектированный металлический отражатель, применение которого может повысить эффективность тонкопленочной панели с твердым электролитом до 20%. Отражатель представляет собой покрытие из тонкой пленки серебра с массивом наноразмерных выемок. Это помогает задерживать больше света внутри ячейки солнечной панели и повысить КПД на 5-20% в зависимости от типа красителя.
Солнечные батареи на основе красителя состоят из полупроводниковых нанокристаллов (обычно диоксида титана), покрытых молекулами красителя, которые вместе с электролитом находятся между двумя листами стекла или пластика. Краситель поглощает свет и создает электроны и положительно заряженные дыры. Для получения электрического тока кристаллы передают электроны на один электрод, а электролит несет дыры на другой. Обычно работа по повышению эффективности этих ячеек сосредоточена на разработке новых типов красителей и нанокристаллов, но американские ученые использовали новый подход и применили плазмонные отражатели.
Плазмоны – это колебания электронов на поверхности металла при возбуждении светом. Управляя формой поверхности, можно контролировать тип плазмонов, что в свою очередь влияет на взаимодействие света с веществом. Отражатель, изобретенный в Стэнфорде, имеет выпуклости, которые создают плазмоны, поворачивающие часть солнечных лучей на 90°. В результате вместо отражения от серебряной пленки, свет рассеивается и переотражается внутри ячейки, что дает красителю больше времени на "переваривание" фотонов.
Ещё новости по теме:
18:20